Name: modified technique for the use of neonatal murine hearts in the langendorff preparation
Uploaded: 2022-03-04T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Modified Technique for the Use of Neonatal Murine Hearts in the Langendorff Preparation at JoVE.com

NIH/NINDS R01NS112706 (R.L.)

Institutional Animal Care and Use Committee van columbia university medical center's goedkeuringen werden verkregen voor alle beschreven methoden. Wild-type C57Bl/6 mannelijke postnatale dag 10 muizen werden gebruikt voor het onderzoek.
1. Bereiding van langendorff-apparatuur
<ol><li>Om de complexiteit te minimaliseren, gebruikt u niet-recirculerend zuurstofperfusaat in het Langendorff-apparaat (zie Materiaaltabel) via een constante stroom of consta...

<ol>
	<li>Bell, R., Mocanu, M., Yellon, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retrograde+heart+perfusion:+The+Langendorff+technique+of+isolated+heart+perfusion.">Retrograde heart perfusion: The Langendorff technique of isolated heart perfusion.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 50 (6), 940-950 (2011).</li><li>Skrzypiec-Spring, M., Grotthus, B., Szel&#261;g, A., Schulz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolated+heart+perfusion+according+to+Langendorff-still+viable+in+the+new+millennium.">Isolated heart perfusion according to Langendorff-still viable in the new millennium.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 55 (2), 113-126 (2007).</li><li>Olejnickova, V., Novakova, M., Provaznik, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolated+heart+models:+Cardiovascular+system+studies+and+technological+advances.">Isolated heart models: Cardiovascular system studies and technological advances.</a> Medical and Biological Engineering and Computing. 53 (7), 669-678 (2015).</li><li>D&#246;ring, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+isolated+perfused+heart+according+to+Langendorff+technique--function--application.">The isolated perfused heart according to Langendorff technique--function--application.</a> Physiologia Bohemoslovaca. 39 (6), 481-504 (1990).</li><li>Liao, R., Podesser, B., Lim, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+continuing+evolution+of+the+Langendorff+and+ejecting+murine+heart:+New+advances+in+cardiac+phenotyping.">The continuing evolution of the Langendorff and ejecting murine heart: New advances in cardiac phenotyping.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 303 (2), 156-167 (2012).</li><li>Barajas, M., Yim, P., Gallos, G., Levy, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+isolated+retrograde-perfused+newborn+mouse+heart+preparation.">An isolated retrograde-perfused newborn mouse heart preparation.</a> MethodsX. 7, 101058 (2020).</li><li>De Leiris, J., Harding, D., Pestre, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+isolated+perfused+rat+heart:+A+model+for+studying+myocardial+hypoxia+or+ischaemia.">The isolated perfused rat heart: A model for studying myocardial hypoxia or ischaemia.</a> Basic Research in Cardiology. 79 (3), 313-321 (1984).</li><li>Liaw, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postnatal+shifts+in+ischemic+tolerance+and+cell+survival+signaling+in+murine+myocardium.">Postnatal shifts in ischemic tolerance and cell survival signaling in murine myocardium.</a> American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 305 (10), 1171-1181 (2013).</li><li>Chaudhary, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+effects+of+soluble+epoxide+hydrolase+inhibition+and+CYP2J2+overexpression+on+postischemic+cardiac+function+in+aged+mice.">Differential effects of soluble epoxide hydrolase inhibition and CYP2J2 overexpression on postischemic cardiac function in aged mice.</a> Prostaglandins and Other Lipid Mediators. 104, 8-17 (2013).</li><li>Dutta, S., Sengupta, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Men+and+mice:+Relating+their+ages.">Men and mice: Relating their ages.</a> Life Sciences. 152, 244-248 (2016).</li><li>Onay-Besikci, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+cardiac+energy+metabolism+in+newborn.">Regulation of cardiac energy metabolism in newborn.</a> Molecular and Cellular Biochemistry. 287 (1), 1-11 (2006).</li><li>Milani-Nejad, N., Janssen, P. M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+and+large+animal+models+in+cardiac+contraction+research:+Advantages+and+disadvantages.">Small and large animal models in cardiac contraction research: Advantages and disadvantages.</a> Pharmacology and Therapeutics. 141 (3), 235-249 (2014).</li><li>Kaese, S., Verheule, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+electrophysiology+in+mice:+A+matter+of+size.">Cardiac electrophysiology in mice: A matter of size.</a> Frontiers in Physiology. 3 (345), 00345 (2012).</li><li>Tan, C., Lewandowski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+transitional+heart:+From+early+embryonic+and+fetal+development+to+neonatal+life.">The transitional heart: From early embryonic and fetal development to neonatal life.</a> Fetal Diagnosis and Therapy. 47 (5), 373-386 (2020).</li><li>Zhang, P., Lv, J., Li, Y., Zhang, L., Xiao, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neonatal+lipopolysaccharide+exposure+gender-dependently+increases+heart+susceptibility+to+ischemia/reperfusion+injury+in+male+rats.">Neonatal lipopolysaccharide exposure gender-dependently increases heart susceptibility to ischemia/reperfusion injury in male rats.</a> International Journal of Medical Sciences. 14 (11), 1163 (2017).</li><li>Ziyatdinova, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+If+Current+Blockade+on+Newborn+Rat+Heart+Isolated+According+to+Langendorff.">Effect of If Current Blockade on Newborn Rat Heart Isolated According to Langendorff.</a> Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 167 (4), 424-427 (2019).</li><li>Teng, B., Tilley, S., Ledent, C., Mustafa, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+assessment+of+coronary+flow+and+cardiac+function+after+bolus+adenosine+injection+in+adenosine+receptor+knockout+mice.">In vivo assessment of coronary flow and cardiac function after bolus adenosine injection in adenosine receptor knockout mice.</a> Physiological reports. 4 (11), 12818 (2016).</li><li>Xu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lethal+cardiomyopathy+in+mice+lacking+transferrin+receptor+in+the+heart.">Lethal cardiomyopathy in mice lacking transferrin receptor in the heart.</a> Cell Reports. 13 (3), 533-545 (2015).</li><li>Gargiulo, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mice+anesthesia,+analgesia,+and+care,+Part+I:+Anesthetic+considerations+in+preclinical+research.">Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: Anesthetic considerations in preclinical research.</a> Institute for Laboratory Animal Research. 53 (1), 55-69 (2012).</li><li>Gargiulo, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mice+anesthesia,+analgesia,+and+care,+Part+I:+Anesthetic+considerations+in+preclinical+research.">Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: Anesthetic considerations in preclinical research.</a> ILAR Journal. 53 (1), 55-69 (2012).</li><li>Erhardt, W., Hebestedt, A., Aschenbrenner, G., Pichotka, B., Bl&#252;mel, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+with+various+anesthetics+in+mice+(pentobarbitone,+ketamine-xylazine,+carfentanyl-etomidate).">A comparative study with various anesthetics in mice (pentobarbitone, ketamine-xylazine, carfentanyl-etomidate).</a> Research in Experimental Medicine. 184 (3), 159-169 (1984).</li><li>Janssen, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+anesthetics+on+systemic+hemodynamics+in+mice.">Effects of anesthetics on systemic hemodynamics in mice.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 287 (4), 1618-1624 (2004).</li><li>Zuurbier, C., Koeman, A., Houten, S., Hollmann, M., Florijn, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimizing+anesthetic+regimen+for+surgery+in+mice+through+minimization+of+hemodynamic,+metabolic,+and+inflammatory+perturbations.">Optimizing anesthetic regimen for surgery in mice through minimization of hemodynamic, metabolic, and inflammatory perturbations.</a> Experimental Biology and Medicine. 239 (6), 737-746 (2014).</li><li>Hard, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thymectomy+in+the+neonatal+rat.">Thymectomy in the neonatal rat.</a> Laboratory Animals. 9 (2), 105-110 (1975).</li><li>Sun, Z., Ambrosi, E., Bricalli, A., Ielmini, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Logic+computing+with+stateful+neural+networks+of+resistive+switches.">Logic computing with stateful neural networks of resistive switches.</a> Advanced Materials. 30 (38), 1802554 (2018).</li><li>Clancy, B., Finlay, B., Darlington, R., Anand, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extrapolating+brain+development+from+experimental+species+to+humans.">Extrapolating brain development from experimental species to humans.</a> Neurotoxicology. 28 (5), 931-937 (2007).</li><li>Hornig, M., Chian, D., Lipkin, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurotoxic+effects+of+postnatal+thimerosal+are+mouse+strain+dependent.">Neurotoxic effects of postnatal thimerosal are mouse strain dependent.</a> Molecular Psychiatry. 9 (9), 833-845 (2004).</li><li>Langendorff, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Untersuchungen+am+&#252;berlebenden+S&#228;ugethierherzen.">Untersuchungen am &#252;berlebenden S&#228;ugethierherzen.</a> Archiv f&#252;r die gesamte Physiologie des Menschen und der Tiere. 61 (6), 291-332 (1895).</li><li>Edlund, A., Wennmalm, &. #. 1. 9. 7. ;. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+consumption+in+rabbit+Langendorff+hearts+perfused+with+a+saline+medium.">Oxygen consumption in rabbit Langendorff hearts perfused with a saline medium.</a> Acta Physiologica Scandinavica. 113 (1), 117-122 (1981).</li><li>Kuzmiak-Glancy, S., Jaimes, R., Wengrowski, A., Kay, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+demand+of+perfused+heart+preparations:+How+electromechanical+function+and+inadequate+oxygenation+affect+physiology+and+optical+measurements.">Oxygen demand of perfused heart preparations: How electromechanical function and inadequate oxygenation affect physiology and optical measurements.</a> Experimental Physiology. 100 (6), 603-616 (2015).</li><li>Wiesmann, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+changes+of+cardiac+function+and+mass+assessed+with+MRI+in+neonatal,+juvenile,+and+adult+mice.">Developmental changes of cardiac function and mass assessed with MRI in neonatal, juvenile, and adult mice.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 278 (2), 652-657 (2000).</li><li>Le, V., Kovacs, A., Wagenseil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+left+ventricular+pressure+in+late+embryonic+and+neonatal+mice.">Measuring left ventricular pressure in late embryonic and neonatal mice.</a> Journal of visualized experiments. (60), e3756 (2012).</li><li>Bednarczyk, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incorporating+dynamic+assessment+of+fluid+responsiveness+into+goal-directed+therapy:+A+systematic+review+and+meta-analysis.">Incorporating dynamic assessment of fluid responsiveness into goal-directed therapy: A systematic review and meta-analysis.</a> Critical Care Medicine. 45 (9), 1538 (2017).</li><li>Louch, W., Sheehan, K., Wolska, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+in+cardiomyocyte+isolation,+culture,+and+gene+transfer.">Methods in cardiomyocyte isolation, culture, and gene transfer.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 51 (3), 288-298 (2011).</li><li>Ackers-Johnson, M., Foo, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Langendorff-free+isolation+and+propagation+of+adult+mouse+cardiomyocytes.">Langendorff-free isolation and propagation of adult mouse cardiomyocytes.</a> Methods in Molecular Biology. 1940, 193-204 (2019).</li><li>Peng, Y., Buller, C., Charpie, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+N-acetylcysteine+on+neonatal+cardiomyocyte+ischemia-reperfusion+injury.">Impact of N-acetylcysteine on neonatal cardiomyocyte ischemia-reperfusion injury.</a> Pediatric Research. 70 (1), 61-66 (2011).</li><li>Jarmakani, J., Nakazawa, M., Nagatomo, T., Langer, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+hypoxia+on+mechanical+function+in+the+neonatal+mammalian+heart.">Effect of hypoxia on mechanical function in the neonatal mammalian heart.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 235 (5), 469-474 (1978).</li><li>Podesser, B., Hausleithner, V., Wollenek, G., Seitelberger, R., Wolner, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Langendorff+and+ischemia+in+immature+and+neonatal+myocardia:+Two+essential+key-words+in+Today's+cardiothoracic+research.">Langendorff and ischemia in immature and neonatal myocardia: Two essential key-words in Today's cardiothoracic research.</a> Acta Chirurgica Austriaca. 25 (6), 434-437 (1993).</li><li>Popescu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Getting+an+early+start+in+understanding+perinatal+asphyxia+impact+on+the+cardiovascular+system.">Getting an early start in understanding perinatal asphyxia impact on the cardiovascular system.</a> Frontiers in Pediatrics. 8, 68 (2020).</li></ol>

Het huidige werk beschrijft succesvolle aorta-cannulatie en retrograde perfusie in het geïsoleerde pasgeboren muizenhart. Belangrijk is dat het onderzoekers in staat stelt om de barrières te overwinnen die jonge muizenleeftijd en kleine hartgrootte eerderpresenteerden 8. Hoewel niet complex in ontwerp, vereist de aanpak wel een aanzienlijke mate van technische vaardigheid. Belangrijke stappen die zelfs de meest technisch bekwame onderzoekers onvermijdelijk zullen uitdagen, zijn cannulatie van de...

Ex-vivo hartpreparaten zijn al meer dan een eeuw een hoofdbestanddeel van fysiologische, pathofysiologische en farmacologische studies. Voortkomend uit het werk van Elias Cyon in de jaren 1860, paste Oskar Langendorff het geïsoleerde kikkermodel aan voor retrograde perfusie, waarbij de aortawortel onder druk werd gezet om coronaire stroom te voorzien van een zuurstofrijk perfusaat1. Met behulp van zijn aanpassing kon Langendorff een correlatie aantonen tussen coronaire circulatie en mechanische functie2. Het ex-vivo retrograde doordrenkte hart, later gelijknamig de Langendorff-techniek genoemd, is een hoeksteen van fysiologisch onderzoek gebleven, waarbij het zijn eenvoud gebruikt om het geïsoleerde hart krachtig te bestuderen in afwezigheid van potentiële confounders. Het Langendorff-preparaat is verder aangepast om het hart te laten uitstoten (het zogenaamde "werkhart") en het perfusaat te laten recirculeren3. De primaire fysiologische eindpunten van belang zijn echter onveranderd gebleven. Dergelijke eindpunten omvatten metingen van contractiele functie, elektrische geleiding, hartmetabolisme en coronaireweerstand 4.
Om de hartfunctie in zijn oorspronkelijke kikkerhartpreparaat te evalueren, mat Langendorff de spanning die werd gegenereerd door ventriculaire contractie in de lengteas met behulp van een hechtdraad verbonden tussen de top van het hart en een krachttransducer. 5 Isometrische contractie werd op deze manier gekwantificeerd met basale spanning op het hart bij afwezigheid van ventriculaire vulling. Verfijning van de aanpak heeft geleid tot met vloeistof gevulde ballonnen die via het linkeratrium in de linker ventrikel zijn geplaatst om de myocardiale prestaties tijdens isovolumische contractiete evalueren 6. Om het hartritme en de hartslag te beoordelen, kunnen oppervlaktekabels op de polen van het hart worden geplaatst om onderzoekers in staat te stellen het elektrocardiogram op te nemen. Relatieve bradycardie kan echter worden verwacht, gezien de verplichte denervatie. Extrinsieke pacing kan dienen om dit te overwinnen en hartslagvariabiliteit tussen experimenten te elimineren1. Een andere uitkomstmaat, het myocardiale metabolisme, kan worden beoordeeld door het zuurstof- en metabole substraatgehalte in het coronaire perfusaat en effluent te meten en het verschil tussen hen te berekenen7. Lactaatkwantificering in het coronaire effluent kan helpen bij het karakteriseren van perioden van anaeroob metabolisme, zoals wordt gezien bij hypoxie, hypoperfusie, ischemie-reperfusie of metabole verstoringen7.
Het oorspronkelijke werk van Langendorff maakte de studie van het ex-vivo zoogdierhart mogelijk, met katten als primaire proefpersoon5. Evaluatie van het geïsoleerde rattenhart werd populair in het midden van de jaren 1900 met Howard Morgan, die het 'werkhart' ratmodel in 1967 beschreef5. Het gebruik van muizen begon pas 25 jaar geleden vanwege de technische complexiteit, weefselfragiliteit en relatief kleine muizenhartgrootte. Ondanks de uitdagingen die gepaard gaan met muizenstudie, hebben de lagere kosten en het gemak van genetische manipulatie de aantrekkingskracht en vraag van dergelijke muizen ex-vivo preparaten vergroot. Helaas is de toepassing van de techniek beperkt gebleven tot volwassen dieren, waarbij juveniele muizen van 4 weken oud de jongste proefpersonen zijn die tot voor kort voor ex-vivostudie zijn gebruikt 8,9. Hoewel juveniele muizen "relatief onvolwassen" zijn in vergelijking met volwassenen, is hun nut als proefpersonen voor ontwikkelingsbiologiestudies beperkt omdat ze over het algemeen zijn gespeend van hun geboortemoeder en binnenkort in de puberteit10 zullen beginnen. Adolescentie vindt plaats tot ver na de postnatale overgang in myocardiaal substraatgebruik van glucose en lactaat naar vetzuren11. De meeste informatie over de metabole veranderingen in het neonatale hart is dus historisch gezien het resultaat van ex-vivo werk bij grotere soorten zoals konijnen en cavia11.
Er bestaan inderdaad alternatieve benaderingen voor het Langendorff-preparaat. Deze omvatten in vitro experimenten, waarbij de volledige functionele gegevens en context van het orgaan ontbreken, of in vivo studies. Dit kan technisch uitdagend en gecompliceerd zijn door verstorende variabelen zoals de cardiovasculaire en respiratoire effecten van een vereist anestheticum, de invloed van neurohumorale input, de gevolgen van de kerntemperatuur, de voedingsstatus van het dier en de beschikbaarheid van het substraat12,13. Omdat de Langendorff-benadering de studie van het geïsoleerde hart op een ex-vivo manier op een meer gecontroleerde manier mogelijk maakt in afwezigheid van dergelijke confounders, is en blijft het beschouwd als een krachtig onderzoeksinstrument. Daarom geeft de hier gepresenteerde techniek onderzoekers een experimentele benadering voor de ex-vivo studie van het pasgeboren muizenhart en beperkt het de tijd tot reperfusie.
Het onderzoeken van het hart tijdens perioden van ontwikkeling is een belangrijke overweging gezien de brede biochemische, fysiologische en anatomische overgangen die optreden tijdens myocardiale rijping. Verschuivingen van anaeroob metabolisme naar oxidatieve fosforylering, veranderingen in substraatgebruik en progressie van celproliferatie naar hypertrofie zijn dynamische processen die uniek voorkomen in het onvolgroeide hart11,14. Een ander cruciaal aspect van het zich ontwikkelende hart is dat stressoren die tijdens noodzakelijke perioden worden aangetroffen, verhoogde reacties in het pasgeboren hart kunnen veroorzaken en de toekomstige gevoeligheid voor beledigingen op volwassen leeftijd kunnen veranderen15. Hoewel eerder werk pasgeboren ratten, lammeren en konijnen heeft gebruikt om het door Langendorff doordrenkte neonatale hart te bestuderen, zijn vorderingen die het gebruik van muizen toestaan noodzakelijk gezien het belang van deze soort voor ontwikkelingsbiologisch onderzoek16. Om aan deze behoefte te voldoen, werd onlangs het eerste muizen-Langendorff-doordrenkte pasgeboren hartmodel met 10 dagen oude dieren opgericht6. Hier gepresenteerd is een methode om succesvolle aorta-cannulatie mogelijk te maken en retrograde perfusie van het geïsoleerde pasgeboren muizenhart tot stand te brengen. Deze aanpak kan worden gebruikt voor farmacologie, ischemie-reperfusie of metabolismestudies gericht op de gehele orgaanfunctie of kan worden aangepast voor de isolatie van cardiomyocyten.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Rodent Langendorff Apparatus</td>
			<td>Radnoti</td>
			<td>130102EZ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24 G catheter</td>
			<td>BD</td>
			<td>381511</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>26 G needle on 1 mL syringe combo</td>
			<td>BD</td>
			<td>309597</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>26 G steel needle</td>
			<td>BD</td>
			<td>305111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-0 Silk Suture</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>S1173</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bio Amp</td>
			<td>ADInstruments</td>
			<td>FE135</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bio Cable</td>
			<td>ADInstruments</td>
			<td>MLA1515</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C4901-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circulating heating water Bath</td>
			<td>Haake</td>
			<td>DC10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>curved iris scissor</td>
			<td>Medline</td>
			<td>MDS10033Z</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dissecting microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>SMZ-2B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>find spring scissors</td>
			<td>Kent</td>
			<td>INS600127</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Force Transducer</td>
			<td>ADInstruments</td>
			<td>MLT1030/D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glucose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G8270-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin</td>
			<td>Sagent</td>
			<td>400-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High pressure tubing</td>
			<td>Edwards Lifesciences</td>
			<td>50P184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iris dressing forceps</td>
			<td>Kent</td>
			<td>INS650915-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jeweler-style curved fine forceps</td>
			<td>Miltex</td>
			<td>17-307-MLTX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P3911-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KH2PO4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P0662-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgSO4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M7506-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S9888-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S6014-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Roller Pump</td>
			<td>Gilson</td>
			<td>Minipuls 3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>straight dissecting scissors</td>
			<td>Kent</td>
			<td>INS600393-G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temporary cardiac pacing wire</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>TPW30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wide Range Force Transducer</td>
			<td>ADInstruments</td>
			<td>MLT1030/A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

modified technique for the use of neonatal murine hearts in the langendorff preparation

Het gebruik van het ex-vivo retrograde doordrenkte hart is al lang een hoeksteen van ischemie-reperfusieonderzoek sinds de ontwikkeling ervan door Oskar Langendorff meer dan een eeuw geleden. Hoewel deze techniek de afgelopen 25 jaar op muizen is toegepast, is het gebruik ervan bij deze soort beperkt tot volwassen dieren. De ontwikkeling van een succesvolle methode om de neonatale muriene aorta consequent te cannuleren, zou de systematische studie van het geïsoleerde retrograde doordrenkte hart mogelijk maken tijdens een kritieke periode van cardiale ontwikkeling in een genetisch aanpasbare en goedkope soort. Modificatie van het Langendorff-preparaat maakt cannulatie en reperfusie in het neonatale muizenhart mogelijk, terwijl de ischemische tijd wordt geminimaliseerd. Optimalisatie vereist een techniek voor twee personen om succesvolle cannulatie van de pasgeboren muisaorta mogelijk te maken met behulp van een ontleedmicroscoop en een gemodificeerde commercieel verkrijgbare naald. Het gebruik van deze aanpak zal op betrouwbare wijze retrograde perfusie binnen 3 minuten tot stand brengen. Omdat de kwetsbaarheid van het neonatale muizenhart en de grootte van de ventriculaire holte directe meting van de intraventriculaire druk die met een ballon wordt gegenereerd, verhindert, is het gebruik van een krachttransducer die door een hechting verbonden is met de top van de linker ventrikel om de longitudinale contractiele spanning te kwantificeren noodzakelijk. Deze methode stelt onderzoekers in staat om met succes een geïsoleerde constante stroom retrograde-perfused pasgeboren murine hartvoorbereiding vast te stellen, waardoor de studie van ontwikkelings-cardiale biologie op een ex-vivo manier mogelijk wordt. Belangrijk is dat dit model een krachtig hulpmiddel zal zijn om de fysiologische en farmacologische reacties op ischemie-reperfusie in het neonatale hart te onderzoeken.

P10-muizen werden gebruikt om een tijdspunt in de menselijke kindertijd temodelleren 26,27. Vijftien geïsoleerde C57Bl/6 pasgeboren muizenharten werden geoogst en met succes gecannuleerd. Harten werden doordrenkt met een continue stroom van 2,5 ml min-1 van verwarmde zuurstofrijke KHB. Metabole parameters, waaronder glucose-extractie, zuurstofverbruik, lactaatproductie en fysiologische parameters zoals hartslag, perfusiedruk en coronaire weerstand, we...

Watch this Scientific Journal Video about Modified Technique for the Use of Neonatal Murine Hearts in the Langendorff Preparation at JoVE.com

Modified Technique for the Use of Neonatal Murine Hearts in the Langendorff Preparation

Het huidige protocol beschrijft aortacantnulatie en retrograde perfusie van het ex-vivo neonatale muizenhart. Een tweepersoonsstrategie, met behulp van een ontleedmicroscoop en een stompe kleine naald, maakt betrouwbare cannulatie mogelijk. Kwantificering van longitudinale contractiele spanning wordt bereikt met behulp van een krachttransducer die is verbonden met de top van de linker ventrikel.

Aangepaste techniek voor het gebruik van neonatale muizenharten in het Langendorff-preparaat

The use of the ex-vivo retrograde perfused heart has long been a cornerstone of ischemia-reperfusion investigation since its development by Oskar ...

Deze aanpak stelt op betrouwbare wijze retrograde perfusie van het neonatale ex vivo muizenhart vast in minder dan drie minuten. Zo wordt de jongst mogelijke studieleeftijd teruggebracht van enkele weken naar 10 postnatale dagen. Dit geïsoleerde retrograde doordrenkte model maakt de studie van het neonatale hart mogelijk tijdens een kritieke periode van cardiale ontwikkeling in een genetisch aanpasbare en goedkope soort.Terwijl dit model zich leent voor de studie van fysiologische en farmacologische reacties op ischemie-reperfusie in het neonatale hart. Het kan ook worden gebruikt voor cardiomyocytenisolatie. Om de pasgeboren muis aorta canule te fabriceren, gebruikt u een scherpe schaar om de punt af te snijden en het uiteinde van een 26 gauge roestvrijstalen naald af te stompen, waarbij u ervoor zorgt dat u niet krimpt of de diameter van het naaldlumen beperkt.Maak vervolgens de snijrand glad om eventuele bramen te verwijderen door het afgestompte uiteinde voorzichtig op het blad van de laboratoriumbank te schrapen met behulp van een heen-en-weerbeweging. Bevestig vervolgens de gefabriceerde canule aan het Langendorff-apparaat en beoordeel de stroming en weerstand. Meet de stroomsnelheden door de canule door de bufferhoeveelheid gedurende een interval van één minuut te verzamelen en te meten.Om het drukverschil over de canule te kwantificeren terwijl de Krebs-Heneseleit-buffer stroomt, meet u de druk in het systeem met en zonder de canule bevestigd. Bereken vervolgens de canuleweerstand met behulp van de volgende formule. Verwijder vervolgens de 26 gauge canule uit het Langendorff-apparaat en bevestig een hogedrukslang aan de cannulatieplaats op het apparaat.Bevestig vervolgens de aortacanule aan het distale uiteinde van de buis en ontlucht de slang en de canule met zuurstofrijke buffer, zodat alle bellen worden verwijderd. Om de vorming van coronaire microtrombi te voorkomen, dient u een intraperitoneale injectie van heparine toe aan een 10 dagen oude muisjong met behulp van een naald van 26 gauge op een spuit van één milliliter. Laat de heparine enkele minuten circuleren voordat u doorgaat met de injectie van een verdovingsmiddel.Plaats vervolgens de verdoofde muis in rugligging en beveilig ledematen onmiddellijk na bewustzijnsverlies. Begin met oogsten zodra het dier niet reageert op teenknijpen terwijl het dier spontaan ademt tijdens de eerste dissectie. Maak met behulp van een rechte ontleedschaar een dwarse subxiefoïde incisie over de breedte van de dieren waardoor de buikholte wordt blootgesteld.Vraag een assistent om het xiphoid-proces met een tang vast te pakken, snijd vervolgens de ribbenkast bilateraal langs de middelste oksellijn in cefaladrichting en reflecteer het borstbeen en de ribben craniaal om de thoracale organen bloot te stellen. Nadat u het diafragma superieur hebt geïdentificeerd, snijdt u het voorste gedeelte volledig in. Identificeer de infradiaphragmatische inferieure vena cava boven de lever en transect deze met een gebogen Iris-schaar met behoud van een lichte inwendige incefaalspanning op het proximale segment met Iristang.Knip vervolgens posterieur langs het binnenoppervlak van de wervelkolom met een gebogen Iris-schaar terwijl u de inferieure vena cava omhoog en uit de thoracale holte trekt. Terwijl het hart wordt gemobiliseerd, richt u de schaar naar voren en breekt u de grote bloedvaten superieur af om het hart en de longen volledig te verwijderen. Dompel het exemplaar onmiddellijk onder in ijskoude Krebs-Henseleit-buffer of zoutoplossing.Het hart moet binnen enkele seconden stoppen met kloppen. Plaats een stuk keukenpapier op de bodem van een ondiep petrischaaltje om wrijving te bieden om het hart tijdens de cannulatie te stabiliseren. Bevochtig het keukenpapier met ijskoude Krebs-Henseleit buffer om te voorkomen dat het hart zich eraan hecht.Plaats de voorbereide petrischaal onder de ontleedmicroscoop en pas de focus aan. Plaats nu de aortacanule bevestigd aan de hogedrukverlengingsbuis onder de ontleedmicroscoop, samen met een 5-0 zijden hechting losjes rond de naaf gebonden. Nadat u de weggesneden thoracale organen in de petrischaal hebt geplaatst, identificeert u de thymus aan de hand van zijn witte glans en twee lobben en oriënteert u het monster zodanig dat de thymus voorste en superieur is.Vervolgens scheidt u met behulp van een tang botweg de lobben van de thymus die de grote bloedvaten blootlegt. Identificeer vervolgens de aorta door onderscheidende vertakkende kenmerken van de aortaboog te lokaliseren en transect deze net proximaal aan de subclavia arterie die opstijgt met behulp van een fijne scherpe schaar. Pak nu voorzichtig de getranseceerde aorta vast met behulp van een fijne gebogen tang in juwelierstijl en kan de aorta voorzichtig versieren met een stompe naald van 26 gauge, waarbij u ervoor zorgt dat de aortaklep niet wordt beschadigd.Gebruik een fijne gebogen tang, pak de aorta rond de canule en initieer retrograde perfusie om de ischemische tijd te beperken. Vraag de assistent om de uiteinden van de losgebonden hechting vast te pakken en de aorta voorzichtig rond de canule te verstrikken. Maak de hechting boven of onder de fijne gebogen tang vast, span vervolgens de hechting aan en bevestig de geschiktheid van de coronaire stroom.Koppel de hogedrukbuis los van het Langendorff-apparaat, pak de naaf van de canule vast en koppel de stompe naald los van de hogedrukverlengingsbuis. Bevestig vervolgens snel de naaf van de canule aan het apparaat. Zodra het hart in de gebruikelijke positie aan het Langendorff-apparaat is gehangen, wordt een adequate perfusie bevestigd.Snijd voorzichtig de longen, thymus en overtollig weefsel af. Snijd vervolgens het rechter atrium in om het effluent van de coronaire sinus vrij te laten druppelen. Maak een kleine knoop aan het einde van een 5-0 zijden hechting, prik vervolgens een klein stukje paraffinefilm door met de naald en schuif de paraffine naar het geknoopte uiteinde.Laat de naald voorzichtig door de top van de ventrikel gaan en trek de hechting door het hart totdat de paraffinefilm goed tegen de laterale wand van de ventrikel zit. Steek de naald door de opening van de met water gevulde warmtemantel van het Langendorff-apparaat, zodat het hart kan worden omhuld en verwarmd. Bevestig vervolgens de naald aan de krachtomvormer om het infuus van de coronaire sinus te voorkomen.Pas de hechting aan om één tot twee gram basale spanning toe te passen zoals aangegeven door de diastolische spanning of nadir intention tracing. Plaats vervolgens oppervlakte-elektroden op de superieure en inferieure polen van het hart om het elektrocardiogram op te nemen. Bemonster ten slotte het effluent van de coronaire sinus voor analyse met behulp van een 24 gauge intraveneuze katheter.Oppervlakte-elektroden werden gebruikt om een continu elektrocardiogram op te nemen, waarmee de intrinsieke snelheid en het ritme konden worden bepaald. Alle voldoende doordrenkte harten kloppen spontaan in sinusritme. Deze perfusiestrategie voldeed aan de metabole behoeften van het pasgeboren muizenhart, gezien de verwaarloosbare lactaatproductie en het lage percentage zuurstofextractie en glucoseverbruik.Fysiologische variabele middelen, zoals de gemiddelde gedenervateerde intrinsieke hartslag en het gemiddelde waargenomen aortaperfusiedruk, werden ook geregistreerd en berekend. Sommige uitsluitingscriteria, zoals de tijd die nodig is om reperfusie te starten, de duur van aritmie en de aorta-perfusiedruk, moeten in aanmerking worden genomen om de consistentie van het neonatale preparaat te waarborgen. Na vaststelling van perfusie kan interventie optreden zoals medicijnafgifte, inductie van ischemie-reperfusieletsel, veranderingen van metabolieten of toediening van enzymatische middelen voor cardiomyocytenisolatie.

Research

JoVE Journal

Medicine

NADH Fluorescence Imaging of Isolated Biventricular Working Rabbit Hearts

NADH fluorescentie beeldvorming van geïsoleerde Biventriculaire Werken Rabbit Hearts

Since its inception by Langendorff1, the isolated perfused heart remains a prominent tool for studying cardiac physiology2. However, it is not well-suited ...

Murine Cervical Heart Transplantation Model Using a Modified Cuff Technique

Muizen Baarmoederhalskanker harttransplantatie Model met een aangepaste manchet Techniek

Mouse models are of special interest in research since a wide variety of monoclonal antibodies and commercially defined inbred and knockout strains are ...

Intramyocardial Cell Delivery: Observations in Murine Hearts

Intramyocardiale Cell Levering: Waarnemingen in Muizen Harten

Previous studies showed that cell delivery promotes cardiac function amelioration by release of cytokines and factors that increase cardiac tissue ...

Induction and Assessment of Ischemia-reperfusion Injury in Langendorff-perfused Rat Hearts

Inductie en beoordeling van ischemie-reperfusie schade in Langendorff-geperfuseerde Rat Hearts

The biochemical events surrounding ischemia reperfusion injury in the acute setting are of great importance to furthering novel treatment options for ...

Neonatal Murine Cochlear Explant Technique as an In Vitro Screening Tool in Hearing Research

Neonatal Murine Cochlear Explant Technique as an In Vitro Screening Tool in Hearing Research

Neonatale Murine Cochlear Explantietechniek als een<em&gt; In Vitro</em&gt; Screening Tool in Hearing Research

While there have been remarkable advances in hearing research over the past few decades, there is still no cure for Sensorineural Hearing Loss (SNHL), a ...

Optocardiography and Electrophysiology Studies of Ex Vivo Langendorff-perfused Hearts

Optocardiografie en elektrofysiologie studies van ex vivo Langendorff-perfused Hearts

Small animal models are most commonly used in cardiovascular research due to the availability of genetically modified species and lower cost compared to ...

Advanced Cardiac Rhythm Management by Applying Optogenetic Multi-Site Photostimulation in Murine Hearts

Geavanceerd hartritmebeheer door toepassing van optogenetische multi-site fotostimulatie in muizenharten

Ventricular tachyarrhythmias are a major cause of mortality and morbidity worldwide. Electrical defibrillation using high-energy electric shocks is ...

Creating Radio-cephalic Arteriovenous Fistula in the Forearm with a Modified No-Touch Technique

Het creëren van radiocefalische arterioveneuze fistel in de onderarm met een gemodificeerde No-Touch-techniek

Autologous arteriovenous fistula (AVF) is the primary and best option to obtain vascular access for hemodialysis treatment; other options are ...

A Modified Simple Method for Induction of Myocardial Infarction in Mice

Een aangepaste eenvoudige methode voor het opwekken van een hartinfarct bij muizen

Myocardial infarction (MI) represents one of the leading causes of death. MI models are widely used for investigating the pathomechanisms of post-MI ...

Modified Posterior Vertebral Column Resection for Patients with Thoracolumbar Kyphotic Deformity

Gemodificeerde resectie van de achterste wervelkolom voor patiënten met thoracolumbale kyfotische misvorming

Old compression vertebrae fracture or congenital kyphoscoliosis with abnormal vertebral body development and other diseases that invade the spine may ...